Внешнее сходство китов и крокодилов объяснил рацион

Известно, что на разных этапах эволюции отдельные группы водных тетраподов занимали доминирующее положение. Так, в меловом периоде (83,5 миллиона лет назад) доминирующими водными хищниками были крокодилы (Crocodilia), тогда как в эоцене (53,5 миллиона лет назад) этот статус получили китообразные (Cetacea). При этом водные тетраподы считаются классическим примером конвергентной эволюции: на фоне общей среды обитания, в частности рациона, они обладают схожей морфологией несмотря на принадлежность к разным предкам.

Тем не менее, до сих пор возможные причины такой конвергенции статистически не оценивались. Чтобы восполнить пробел, ученые из Смитсоновского института и других учреждений проанализировали 75 мандибул и 97 черепов, принадлежавших представителям 76 видов наиболее разнообразных отрядов водных тетрапод — крокодилов и зубатых китов (Odontoceti). Для сравнения образцов авторы использовали методы геометрической морфометрии, позволяющие оценить форму объекта без привязки к его размеру, например компьютерную томографию (КТ).

Сканирование позволило исследователям выделить 26 краниальных и 18 мандибулярных параметров, по которым можно провести сопоставление: высота и ширина предглазничного отдела черепа (рострума), положение височно-нижнечелюстного сустава, длина подбородочного симфиза и другие. Затем образцы сравнили путем наложения и сопоставили по экологическим характеристикам, в том числе рациону. Все виды ученые разделили на три категории: тех, кто преимущественно питался рыбой, головоногими или имел «смешанную» диету.

Результаты показали, что среди крокодилов и зубатых китов с аналогичной частотой встречались специфические вариации черепов: с коротким и широким или с длинным и тонким рострумом. Крайними примерами в этом случае стали карликовые кашалоты (Kogia) с почти плоской мордой и гангские гавиалы (Gavialis gangeticus) с трубкообразными челюстями. Линия челюсти у обоих отрядов при этом нередко имела волнообразную форму, а линия рострума имела U- (у крокодилов) или V-образный (у китов) вид. Примечательно, что представители обоих отрядов, имевшие скорее U-образный рострум, питались крупной добычей, тогда как V-образный рострум и длинный симфиз ассоциировались с преимущественно «рыбной» диетой.

По словам ученых, полученные данные подтверждают, что морфологическое сходство крокодилов и зубатых китов стало результатом конвергентной эволюции и связано с особенностями питания. В будущем исследователи намерены выяснить, какие именно преимущества дает та или иная форма черепа во время охоты на разную добычу, с помощью компьютерной симуляции.

Подробности работы представлены в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.